人教版（2019）高中化学选修一 4.3.1 金属的腐蚀与防护 课件（28张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高中化学选修一 4.3.1 金属的腐蚀与防护 课件（28张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-16 15:32:46 | ||
图片预览
文档简介
(共28张PPT)
－
+
Cl2
Cl2
Cl—
H2
Na+
H+
OH—
淡盐水
NaOH溶液
精制饱和NaCl溶液
H2O（含少量NaOH）
阳离子交换膜
阳极室
阴极室
【思考】若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜？
如图所示,乙装置是简易“84”消毒液发生器,X为铁电极,Y为石墨电极。下列判断中正确的是( )
A.钴(Co)的金属性比铜的强
B.工作时,SO42-向Cu电极移动
C.电子流动路径:
Co电极→X→溶液→Y→Cu电极
D.转移0.2 mol e-,
乙中生成0.2 mol NaClO
第三节 金属的腐蚀与防护
第1课时 金属的腐蚀
铁锈主要成分：Fe2O3 xH2O
铜绿主要成分：Cu2(OH)2 CO3
在日常生活中，我们经常见到钢铁制品生锈，铜制品长出铜绿，这就是金属腐蚀的现象。
我国每年因为金属腐蚀所造成的经济损失约占国民生产总值的5%，全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。
①机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，直至报废。
②飞机的某一零部件破损而造成坠毁；
③桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成塌陷；
④地下金属管道破裂而发生泄漏；
⑤轮船的船体损坏等。
2、什么是金属腐蚀？
1、金属腐蚀有哪些危害？
思考与讨论
金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
3、金属腐蚀的实质是什么？
4、金属腐蚀的种类是有哪些？
0 +3
Fe → Fe2O3 xH2O
0 +2
Cu → Cu2(OH)2 CO3
金属原子失去电子，被氧化。
M - ne- = Mn+
由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
如铁与氯气直接反应而腐蚀，输油、输气的钢管被原油、天然气的含硫化合物腐蚀等。
1、化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2）
直接反应而引起的腐蚀。
家用燃气灶的中心部位
很容易生锈
食品罐头放在南极80多年
却很少生锈
温度对化学腐蚀的影响较为明显。
一、金属腐蚀
特点
无电流产生
、
如钢材高温下易被氧化，表面生成FeO、Fe2O3、Fe3O4
2、电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化还原反应而被腐蚀。
【思考】钢铁在潮湿的空气里很快被腐蚀，这是为什么？
在潮湿的空气中，钢铁表面吸附了一薄层水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁中的铁和少量的单质碳构成无数微小的原电池。
①钢铁的成分：
铁碳合金
②钢铁所处的环境：
潮湿的空气
电化学腐蚀
条件不同
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
酸性环境
弱酸性或中性
1）析氢腐蚀
在酸性环境中，在腐蚀过程中不断有H2放出
（pH≤4.3）
Fe - 2e- === Fe2+
2H+ + 2e- === H2↑
Fe + 2H+ === Fe2+ + H2↑
总反应：
负极（Fe）：
正极（C） ：
如酸雨严重的地方。
2）吸氧腐蚀
钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性或碱性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀
Fe2O3 · xH2O
4Fe(OH)2+2H2O+O2 = 4Fe(OH)3
Fe - 2e- = Fe2+
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
负极（Fe）：
正极（C） ：
总反应：
实验4－3
现象：
(1)导管中水面_______,形成一段________。
在中性条件下，铁钉发生吸氧腐蚀，消耗具支试管中的氧气，使具支试管内气压减小，水被压入导管形成水柱。
上升
水柱
(2)加入CuSO4溶液的试管生成H2的速率______。
加快
被Zn置换出来的Cu与Zn、稀盐酸构成很多微小的原电池，发生原电池反应，使生成H2的速率加快。
水膜酸性较强
c(H+)较大
水膜酸性较弱或呈中性
c(H+)较小
氧化性
H+＞O2
析氢腐蚀
2H+ + 2e－ = H2↑
氧化性
H+＜O2
吸氧腐蚀
O2 + 4e－+ 2H2O = 4OH－
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
浓度
性质
反应
影响
决定
【总结】化学腐蚀与电化学腐蚀两者往往同时发生，
__________腐蚀更普遍；
电化学
而析氢腐蚀和吸氧腐蚀中，__________腐蚀更普遍。
吸氧
第三节 金属的腐蚀与防护
第2课时 金属的防护
思考角度
切断原电池反应
给予电子
改变金属材料组成
在金属表面覆盖保护层
金属防护的本质：阻止 M-ne-=Mn+ 的发生
思考与讨论
根据金属腐蚀的实质M-ne-=Mn+，你能提出金属的防护方法吗？
1、改变金属材料的组成
如：含__________等合金元素的不锈钢具有很好的抗腐蚀性能。
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。
钛合金
抗腐蚀性，生物相容性
不锈钢
二、金属的防护
铬、镍
2、在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开。
表面喷涂油漆/油脂，覆盖搪瓷、塑料等；
电镀：表面镀上一层锌、锡、铬、镍等
化学方法：生成致密的四氧化三铁薄膜.
阳极氧化：使铝制品形成致密的氧化膜
非金属保护层
金属保护层
发蓝处理
钝化处理
二、金属的防护
"烤蓝"方法很多，常用碱性或酸性药液使金属表面产生蓝黑色保护层。我国旧时做银饰常用烤蓝这种方法，将银放入碱或酸液，进行加热，视药液种类浓度，温度一般达到90--110度，银开始发黄，然后发蓝红色，接着是蓝黑色、最后变成黑色，需要哪种颜色，就适时取出，然后清洗，这样不管得到的是蓝黑色或黑色才都可以叫做"烤蓝"。
白铁皮：锌比铁活泼，破损时与水膜构成原电池时，
马口铁：铁比锡活泼，破损时与水膜构成原电池时，
锌作______极失电子被氧化而腐蚀，铁作______极被保护。
负
正
铁作______极失电子被氧化而易腐蚀。
负
(1)牺牲阳极法—— 原理
原电池
找替罪“阳”
牺牲锌块来保护钢闸门，锌块必须定期更换
极：比被保护金属活泼的金属；
极：被保护的金属设备。
负
正
钢闸门
(阴极)
海水
锌板
(牺牲阳极)
e-
e-
Zn
3、电化学保护法
经过酸化的
3％NaCl溶液
Zn
A
Fe
【实验4-4】（1）以Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按图所示连接好装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。
过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]（铁氰化钾）溶液， 观察试管中溶液颜色变化？
酸化的3％NaCl溶液pH大约为5
Fe2+检验：Fe2+与K3[Fe(CN)6] (黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)。
（1）牺牲阳极法
实验装置
现象
有关反应
电流表
阳极(负极)
阴极(正极)
指针偏转
逐渐溶解
铁电极上无气泡；加入铁氰化钾溶液，无变化
Zn-2e-=Zn2+
O2+4e-+4H+=H2O
——
Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；
该装置中铁未被腐蚀
结论：
Fe2+检验：Fe2+与K3[Fe(CN)6] (黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)。
3、电化学保护法
【实验4-4】（2）将1g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱和食盐水和150 mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光。
如图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。
a
b
实验现象：裹有锌片的铁钉，锌片逐渐溶解， 铁钉附近溶液变红色；
实验现象：裹有铜丝的铁钉，铁钉逐渐溶解，铁钉附近溶液有蓝色沉淀生成；
实验结论：
锌作负极：Zn-2e-=Zn2+
铁作正极：O2+2H2O+4e-=4OH-
铁作正极，不反应，被保护
实验结论：
铁作负极：Fe-2e-=Fe2+
铜作正极：O2+2H2O+4e-=4OH-
铁作负极，发生氧化反应，被腐蚀
实验4-4
a
b
想一想：为什么钢制管道的内部要镶嵌镁块？
＋
－
NaCl溶液
Mg
A
Fe
e-
试一试：如何防止铁锅生锈？
1.使用完毕后保持干燥或涂一层植物油
2.使用完毕后悬挂或倒扣
3.可以使用不锈钢锅
思考角度
切断原电池反应
给予电子
改变金属材料组成
在金属表面覆盖保护层
金属防护的本质：阻止 M-ne-=Mn+ 的发生
思考与讨论
钢闸门
(阴极)
海水
辅助阳极
(不溶性)
e-
NaCl溶液
阴极
Fe
+
-
A
阳极
C
电解池
极：被保护的金属设备；
极：惰性金属或石墨。
阴
阳
- +
e
（2）外加电流法—— 原理
e
3、电化学保护法
调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。
钢闸门
(阴极)
海水
辅助阳极
(不溶性)
思考与讨论
牺牲阳极法和外加电流法都要采用辅助阳极，将被保护的金属作为阴极。在这两种方法中，辅助阳极发生的电极反应类型是否相同？对于用作辅助阳极的金属化学性质各有什么要求？
- +
e
e
钢闸门
(阴极)
海水
锌板
(牺牲阳极)
e-
e-
牺牲阳极法 外加电流法
原理
保护方法
保护电流
注意事项
电化学保护法的对比
原电池
电解池
使被保护的金属与比
它活泼的金属接触，
被保护的金属做正极。
使被保护的金属与电源
负极接触，被保护的金属做阴极。
较小
较大
负极（阳极）材料
需要定期更换
辅助阳极
需要定期检查
【总结】在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极>电解池阴极
金属的防护
1、本质：阻止 M-ne-=Mn+ 的发生
2、金属的防护
改变金属材料的组成
在金属表面覆盖保护层
电化学保护法
牺牲阳极法(利用原电池原理)
外加电流法(利用电解池原理)
－
+
Cl2
Cl2
Cl—
H2
Na+
H+
OH—
淡盐水
NaOH溶液
精制饱和NaCl溶液
H2O（含少量NaOH）
阳离子交换膜
阳极室
阴极室
【思考】若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜？
如图所示,乙装置是简易“84”消毒液发生器,X为铁电极,Y为石墨电极。下列判断中正确的是( )
A.钴(Co)的金属性比铜的强
B.工作时,SO42-向Cu电极移动
C.电子流动路径:
Co电极→X→溶液→Y→Cu电极
D.转移0.2 mol e-,
乙中生成0.2 mol NaClO
第三节 金属的腐蚀与防护
第1课时 金属的腐蚀
铁锈主要成分：Fe2O3 xH2O
铜绿主要成分：Cu2(OH)2 CO3
在日常生活中，我们经常见到钢铁制品生锈，铜制品长出铜绿，这就是金属腐蚀的现象。
我国每年因为金属腐蚀所造成的经济损失约占国民生产总值的5%，全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。
①机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，直至报废。
②飞机的某一零部件破损而造成坠毁；
③桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成塌陷；
④地下金属管道破裂而发生泄漏；
⑤轮船的船体损坏等。
2、什么是金属腐蚀？
1、金属腐蚀有哪些危害？
思考与讨论
金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
3、金属腐蚀的实质是什么？
4、金属腐蚀的种类是有哪些？
0 +3
Fe → Fe2O3 xH2O
0 +2
Cu → Cu2(OH)2 CO3
金属原子失去电子，被氧化。
M - ne- = Mn+
由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
如铁与氯气直接反应而腐蚀，输油、输气的钢管被原油、天然气的含硫化合物腐蚀等。
1、化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2）
直接反应而引起的腐蚀。
家用燃气灶的中心部位
很容易生锈
食品罐头放在南极80多年
却很少生锈
温度对化学腐蚀的影响较为明显。
一、金属腐蚀
特点
无电流产生
、
如钢材高温下易被氧化，表面生成FeO、Fe2O3、Fe3O4
2、电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化还原反应而被腐蚀。
【思考】钢铁在潮湿的空气里很快被腐蚀，这是为什么？
在潮湿的空气中，钢铁表面吸附了一薄层水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁中的铁和少量的单质碳构成无数微小的原电池。
①钢铁的成分：
铁碳合金
②钢铁所处的环境：
潮湿的空气
电化学腐蚀
条件不同
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
酸性环境
弱酸性或中性
1）析氢腐蚀
在酸性环境中，在腐蚀过程中不断有H2放出
（pH≤4.3）
Fe - 2e- === Fe2+
2H+ + 2e- === H2↑
Fe + 2H+ === Fe2+ + H2↑
总反应：
负极（Fe）：
正极（C） ：
如酸雨严重的地方。
2）吸氧腐蚀
钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性或碱性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀
Fe2O3 · xH2O
4Fe(OH)2+2H2O+O2 = 4Fe(OH)3
Fe - 2e- = Fe2+
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
负极（Fe）：
正极（C） ：
总反应：
实验4－3
现象：
(1)导管中水面_______,形成一段________。
在中性条件下，铁钉发生吸氧腐蚀，消耗具支试管中的氧气，使具支试管内气压减小，水被压入导管形成水柱。
上升
水柱
(2)加入CuSO4溶液的试管生成H2的速率______。
加快
被Zn置换出来的Cu与Zn、稀盐酸构成很多微小的原电池，发生原电池反应，使生成H2的速率加快。
水膜酸性较强
c(H+)较大
水膜酸性较弱或呈中性
c(H+)较小
氧化性
H+＞O2
析氢腐蚀
2H+ + 2e－ = H2↑
氧化性
H+＜O2
吸氧腐蚀
O2 + 4e－+ 2H2O = 4OH－
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
浓度
性质
反应
影响
决定
【总结】化学腐蚀与电化学腐蚀两者往往同时发生，
__________腐蚀更普遍；
电化学
而析氢腐蚀和吸氧腐蚀中，__________腐蚀更普遍。
吸氧
第三节 金属的腐蚀与防护
第2课时 金属的防护
思考角度
切断原电池反应
给予电子
改变金属材料组成
在金属表面覆盖保护层
金属防护的本质：阻止 M-ne-=Mn+ 的发生
思考与讨论
根据金属腐蚀的实质M-ne-=Mn+，你能提出金属的防护方法吗？
1、改变金属材料的组成
如：含__________等合金元素的不锈钢具有很好的抗腐蚀性能。
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。
钛合金
抗腐蚀性，生物相容性
不锈钢
二、金属的防护
铬、镍
2、在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开。
表面喷涂油漆/油脂，覆盖搪瓷、塑料等；
电镀：表面镀上一层锌、锡、铬、镍等
化学方法：生成致密的四氧化三铁薄膜.
阳极氧化：使铝制品形成致密的氧化膜
非金属保护层
金属保护层
发蓝处理
钝化处理
二、金属的防护
"烤蓝"方法很多，常用碱性或酸性药液使金属表面产生蓝黑色保护层。我国旧时做银饰常用烤蓝这种方法，将银放入碱或酸液，进行加热，视药液种类浓度，温度一般达到90--110度，银开始发黄，然后发蓝红色，接着是蓝黑色、最后变成黑色，需要哪种颜色，就适时取出，然后清洗，这样不管得到的是蓝黑色或黑色才都可以叫做"烤蓝"。
白铁皮：锌比铁活泼，破损时与水膜构成原电池时，
马口铁：铁比锡活泼，破损时与水膜构成原电池时，
锌作______极失电子被氧化而腐蚀，铁作______极被保护。
负
正
铁作______极失电子被氧化而易腐蚀。
负
(1)牺牲阳极法—— 原理
原电池
找替罪“阳”
牺牲锌块来保护钢闸门，锌块必须定期更换
极：比被保护金属活泼的金属；
极：被保护的金属设备。
负
正
钢闸门
(阴极)
海水
锌板
(牺牲阳极)
e-
e-
Zn
3、电化学保护法
经过酸化的
3％NaCl溶液
Zn
A
Fe
【实验4-4】（1）以Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按图所示连接好装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。
过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]（铁氰化钾）溶液， 观察试管中溶液颜色变化？
酸化的3％NaCl溶液pH大约为5
Fe2+检验：Fe2+与K3[Fe(CN)6] (黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)。
（1）牺牲阳极法
实验装置
现象
有关反应
电流表
阳极(负极)
阴极(正极)
指针偏转
逐渐溶解
铁电极上无气泡；加入铁氰化钾溶液，无变化
Zn-2e-=Zn2+
O2+4e-+4H+=H2O
——
Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；
该装置中铁未被腐蚀
结论：
Fe2+检验：Fe2+与K3[Fe(CN)6] (黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)。
3、电化学保护法
【实验4-4】（2）将1g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱和食盐水和150 mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光。
如图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。
a
b
实验现象：裹有锌片的铁钉，锌片逐渐溶解， 铁钉附近溶液变红色；
实验现象：裹有铜丝的铁钉，铁钉逐渐溶解，铁钉附近溶液有蓝色沉淀生成；
实验结论：
锌作负极：Zn-2e-=Zn2+
铁作正极：O2+2H2O+4e-=4OH-
铁作正极，不反应，被保护
实验结论：
铁作负极：Fe-2e-=Fe2+
铜作正极：O2+2H2O+4e-=4OH-
铁作负极，发生氧化反应，被腐蚀
实验4-4
a
b
想一想：为什么钢制管道的内部要镶嵌镁块？
＋
－
NaCl溶液
Mg
A
Fe
e-
试一试：如何防止铁锅生锈？
1.使用完毕后保持干燥或涂一层植物油
2.使用完毕后悬挂或倒扣
3.可以使用不锈钢锅
思考角度
切断原电池反应
给予电子
改变金属材料组成
在金属表面覆盖保护层
金属防护的本质：阻止 M-ne-=Mn+ 的发生
思考与讨论
钢闸门
(阴极)
海水
辅助阳极
(不溶性)
e-
NaCl溶液
阴极
Fe
+
-
A
阳极
C
电解池
极：被保护的金属设备；
极：惰性金属或石墨。
阴
阳
- +
e
（2）外加电流法—— 原理
e
3、电化学保护法
调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。
钢闸门
(阴极)
海水
辅助阳极
(不溶性)
思考与讨论
牺牲阳极法和外加电流法都要采用辅助阳极，将被保护的金属作为阴极。在这两种方法中，辅助阳极发生的电极反应类型是否相同？对于用作辅助阳极的金属化学性质各有什么要求？
- +
e
e
钢闸门
(阴极)
海水
锌板
(牺牲阳极)
e-
e-
牺牲阳极法 外加电流法
原理
保护方法
保护电流
注意事项
电化学保护法的对比
原电池
电解池
使被保护的金属与比
它活泼的金属接触，
被保护的金属做正极。
使被保护的金属与电源
负极接触，被保护的金属做阴极。
较小
较大
负极（阳极）材料
需要定期更换
辅助阳极
需要定期检查
【总结】在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极>电解池阴极
金属的防护
1、本质：阻止 M-ne-=Mn+ 的发生
2、金属的防护
改变金属材料的组成
在金属表面覆盖保护层
电化学保护法
牺牲阳极法(利用原电池原理)
外加电流法(利用电解池原理)